Conception of a new speech-aid device by injection of an acoustic source inside the mouth

International audiencePeople who are not able to phonate, temporarily or definitively, need a speech-aid solution to continue interacting and communicating. The loss of voice is very disabling and it can prevent any form of socialization. This is especially true for laryngectomee. The partial or total surgical removal of the larynx prevents the use of the phonatory source. Apart from the voice-prosthesis solution, an invasive and not always successful one, the common commercial solution is to use an electronic speech-aid device or electrolarynx (for instance The TruToneTM electrolarynx designed by Griffin Laboratories). Such device is an electromechanical actuator producing a buzzer-like sound. It is generally placed on the neck of the patient. These speech-aid devices are limited in terms of intonation control, expressivity and voice-source quality. As an alternative to electromechanical speech aid and based on the knowledge acquired in the field of voice-production modelling, a new approach is proposed. It consists of a direct acoustical injection of the voice source in the mouth. The vocal tract is still used as a complex and resizable resonator, controlled by the speaker's articulatory movements. A controlled glottal flow is injected to allow for a more natural voice and expanded prosodic possibilities. The principle of this new speech-aid device is similar to the "Talk Box", a musical sound-effect system designed to inject an acoustic source in the player's mouth (e.g. an electric guitar output signal). The speech-aid device is also inspired from an existing technique designed to measure the resonant frequencies of the vocal tract during phonation (RAVE - Epps & al., 1997 ; Henrich et al., 2011). The use of a loudspeaker coupled to an impedance-matching adapter and servo-controlled by a microphone allows the speech-aid device to inject locally an acoustic source with high impedance (acoustic current source).Les personnes n'ayant plus l'usage temporaire ou définitif de leurs plis vocaux ont besoin d'une suppléance vocale pour continuer à s'exprimer et communiquer avec autrui. La perte de la voix est un problème qui peut devenir très handicapant et empêcher la socialisation de la personne. C'est en particulier le cas des laryngectomisés, qui se retrouvent sans source phonatoire suite à l'ablation partielle ou totale du larynx. Si l'on excepte la pose d'une prothèse vocale, acte très invasif et qui ne donne pas toujours les résultats escomptés, les solutions commerciales qui leur sont proposées sont des laryngophones ou électrolarynx (e.g. TruTone de Ceredas). Ces systèmes actuels sont des actuateurs mécaniques, type " buzzer ", qui s'appliquent généralement sur le cou. Ils sont plutôt limités du point de vue du contrôle de l'intonation, de l'expressivité et de la qualité de timbre de la source de voix. En s'appuyant sur les connaissances acquises en modélisation de la production vocale, nous proposons une nouvelle approche par injection acoustique de la source vocale comme alternative à la suppléance vocale mécanique. Cette approche garde l'intérêt majeur d'utiliser le conduit vocal réel comme résonateur avec toute sa complexité, mais elle permet également d'injecter une source glottique contrôlée pour un rendu vocal plus naturel et des possibilités prosodiques étendues. La conception du dispositif s'appuie sur le principe connu de la " TalkBox ", un dispositif commercialisé d'injection d'une source acoustique dans la bouche à but d'effet musical, et sur celui d'un dispositif existant (RAVE) développé originellement pour mesurer les fréquences de résonance du conduit vocal en phonation (Epps et al., 1997 ; Henrich et al., 2011). Composé d'un haut-parleur couplé à un adaptateur d'impédance et asservi à l'aide d'un microphone, le dispositif de suppléance vocale proposé permet d'injecter une source acoustique de manière localisée et à forte impédance (source de débit acoustique)